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Linux网络编程

news 来源：原创 2025/5/22 11:17:57

网络：不同主机，进程间通信

目的

1，解决主机之间的硬件层面的互联互通

2，解决主机间软件层面的互联互通

IP地址：区分不同主机（软件地址）

MAC地址：硬件地址

端口号：区分同一主机上的不同进程

协议：定义的网络标准

网络协议

1，OSI七层模型

OSI：开放系统互联模型

应用层:要传输的数据信息，如文件传输，电子邮件等

表示层:数据加密，解密操作，压缩，解压缩

会话层:建立数据传输通道

传输层:传输的方式UDP TCP 端口号

网络层:实现数据路由 路由器ip

数据链路层:封装成帧，点对点通信(局域网内通信)，差错检测交换机 ARP

物理层:定义物理设备标准，比如网线，光纤等传输介质比特流bit 0 1

2，TCP/IP模型（五层模型）

应用层：

                HTTP：超文本传输协议

HTTPS：超文本传输协议

FTP:文件传输协议

TFTP:简单文件传输协议

MQTT：消息队列遥测传输协议（物联网协议）

传输层：

UDP：用户数据报协议

TCP：传输控制协议；

DNS：域名解析协议（域名和ip地址转换）

网络层：

IP协议：IPv4，IPv6

        网络接口层

ARP:地址解析协议

IPv4: 32位 192.168.1.23 ---》点分十进制

                IPv6: 128位：解决IP地址不够用问题

ipv4的：

网络位：子网掩码全为1的位是ip地址的网络位

主机位：子网掩码全为0的位是ip地址的主机位

端口号：16位的数据 0~65535，用于区分数据包属于哪个进程





数据链路层：

物理层：

网络配置

1，虚拟机---》设置----》网络适配器---》桥接模式

2，编辑----》虚拟网络编辑器----》更改设置 ---》VMnt0----》桥接至---》PC正在上网的网卡----》应用---》确定

3，配置网络文件

打开网络配置文件:

sudo vim /etc/network/interfaces

auto loiface lo inet loopback
auto ens33iface ens33 inet dhcp
重启网络服务
sudo /etc/init.d/networking resta1t

4，网络相关命令

ping IP/域名

www.baidu.com

ifconfig：查看当前主机ip地址

网络协议：

传输层协议：

1.UDP（User Datagram Protocol）协议：用户数据报协议

User Datagram Protocol

2，网络编程框架

B/S模型：browser/server（浏览器/服务器）通用的客户端（浏览器）----专业的服务器

C/S模型：client/server（客户端/服务端）专用的客户端-----专用的服务器

3，UDP编码

client / server

网络套接字：文件描述符，代表了底层封装出来的用于网络通信收发数据的端口。

UDP特点：

1，尽最大努力交付（不安全，不可靠（丢包，乱序））

2，无连接

3，面对数据报

4,机制简单，传输效率高

应用场景：

要求实时性高，但是允许数据丢失（eg:直播）

4，函数接口

int socket(int domain, int type, int protocol);   ***
功能：创建一个通信套接字

参数：

        domain：IP层协议族

AF_INET：IPv4

                        AF_INET6：IPv6

type：传输层使用的协议类型

SOCK_DGRAM:        UDP

SOCK_STREAM:        TCP

protocol： 0 按照默认协议方式

成功：返回套接字

失败：返回-1

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：向套接字发送数据

参数

sockfd：套接字

buf：要发送的数据的首地址

len：要打送的数据的大小

flags：0 默认方式发送

dest_addr：保存接收方地址信息的指针

socklen_t addrlen：接收方地址变量的大小

返回值

成功：实际发送的字节数

失败：-1

网络字节序：大端

主机字节序：小端

uint32 thtonl(uint32 t hostlong);主机转网络

uint16 t htons(uint16 t hostshort);主机转网络

uint32 t ntohl(uint32 t netlong);网络转主机

uint16 t ntohs(uint16 t netshort);网络转主机

bind(int sockfd,const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)
功能：绑定当前主机的ip和进程的端口
参数： sockfd:套接字
        addr：自己信息的地址
        addrlen：地址信息的大小

返回值：成功：0

              失败：-1

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能:从套接字接收数据

参数:
        sockfd:套接宁

        buf:存储接收到数据的位置的首地址

        len:期待接收到的字节数

        flags:默认方式:0

        src addr:送发地址信息的首地址

返回值：

成功：实际接收到的字节数

失败： -1

2，TCP :传输控制协议

UDP	TCP
面向数据报	面对数据流（流式套接字）
不安全不可靠（尽最大努力交付）	安全可靠的传输协议
无连接	建立连接

三次握手：TCP建立连接时，需要进行三次握手，确保收发数据前，双方都已准备就绪

四次挥手：TCP断开连接时，需要进行四次挥手，从而确保通信双方都已收发数据结束

TCP编程：

C/S模型：

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能：从TCP套接字接收数据

参数

sockfd：套接字

buf：保存接受数据内容的首地址

len：期待接收到的字节数

flags：0：默认方式

返回值

成功：实际收到的字节数

失败：返回-1

0：当发送端套接字关闭时，recv将不在阻塞，返回0；

int listen(int sockfd, int backlog);

功能：监听套接字

参数

sockfd:监听套接字

backlog：最多允许同时访问的客户端个数

返回值：

        成功： 0

        失败： -1

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能：接收建立三次握手的客户端并产生与之通信的套接字

参数：

sockfd:监听套接字

addr:保存客户端地址信息的变量指针

addrlen:客户端地址大小的变量指针

返回值

成功：返回通讯套接字

失败：-1

HTTP协议：超文本传输协议

万维网www：大规模的联机式的信息储存所英文名 web（服务器）

1，万维网服务器如何标记万维网文档？----->url:统一资源定位符

2，万维网客户端和万维网服务器如何通信？------>http：超文本传输协议

3，万维网客户端如何显示数据？------>heml：超文本标记语言

URL：

eg : https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/145919630?spm=1001.2014.3001.45

https://www.baidu.com/------>主页

应用层：

HTTP协议：浏览器与服务器直接的通信标准

端口号：80

传输层：tcp协议

2，HTTP报文格式：

连接方式：

Connextion：keep-alive

http的（tcp）连接方式

keep-alive:长连接，服务器不会立马断开，会等待一段实际断开

close：短链接，服务器在发送完数据的时候立马断开

（记上3~4个方法）

单循环服务器：服务器同一时刻只能相应一个客户端的请求

并发服务器：服务器同一时刻可以相应多个客户端的请求

UDP:无连接

TCP:有连接

构建TCP并发服务器：

让TCP服务端具备同时响应多个客户端的能力。

1多进程

资源消耗大，同资源平台下，并发量小

2多线程

创建线程，进程比较耗时

3，线程池

提前预创建大量线程，避免任务执行过程中创建线程的耗时问题

4，IO多路复用

在不创建新的进程和线程的前提下，可以在一个进程中

同时检测多个IO（文件描述符fd/sockfd/connfd）

阻塞IO：read,recv,fgets,recvform

IO多路复用（转接）：

在不创建新的进程和线程的前提下，可以在一个进程中同时检测多个IO

（文件描述符fd/sockfd/connfd）

优势：节省资源

不足：不利于处理比较耗时，延时比较长的任务

1，创建文件描述符集合

2，将关注的文件描述符加入到集合中

3，等待IO事件到达（调取函数）

4，根据不同的IO事件处理不同的任务

select：实现IO多路复用

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

功能：阻塞等待IO事件，返回事件结果

参数：

nfds：关注的最大文件描述符+1

readfds：文件描述符读事件集合表

writefds：写事件集合表

exceptfds：其他事件集合表

time out ：超时时间（不设置超时则置为空NULL）

返回值

成功：返回到达的事件个数

失败：－１

返回　０：超时时间到达但没有IO事件到达

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);